Influência de modificações superficiais na resistência à corrosão e na bioatividade da liga beta ti-40nb para aplicações biomédicas

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: Ricci, Virgilio Pereira
Orientador(a): Afonso, Conrado Ramos Moreira lattes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Palavras-chave em Inglês:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15030
Resumo: β-titanium (Ti) alloys have great applicability in the biomedical area due to properties such as low density, high corrosion resistance, low elasticity modulus (E), and biocompatibility. However, these alloys are not bioactive. It is necessary to make surface modifications producing bioactive surfaces and with better electrochemical properties. For these reasons, this work evaluated the bioactivity performance and corrosion resistance of the Ti-40Nb alloy modified superficially by anodization, producing the amorphous nanostructures of nanotubes (NTs-AM) and nanopores (NPs-AM). Initially, the annealing was carried out on anodized samples with amorphous nanostructure to reduce the alloy’s E and crystallize the amorphous nanostructures in a mixture of anatase and rutile, obtaining these characteristics with annealing at 550 °C, namely NTs-HT and NPs-HT. The precalcification (PC) process was performed to increase the bioactive behavior of NTs-HT and NPs-HT, that is, NTs-PC and NPs-PC. The electrochemical behavior was studied by open circuit potential (OCP), potentiodynamic polarization, and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Samples with NTs-HT and NPs- HT showed the highest corrosion potential (Ecorr) and lower passivation current density (ipass), with the lowest ipass of ~0,3 μA/cm² being observed in NPs-HT. The EIS simulation by equivalent electrical circuits (EEC), the NPs-HT showed greater resistance and thickness of the barrier layer. After 14 days of soaking in SBF, it was not observed HAp formation in the unmodified substrate, NTs/NPs- HT conditions exhibited moderate apaite formation. In contrast, NTs/NPs-PC samples showed high apatite formation, with apatite mass gain ~3.5x higher than anodized and annealed samples.
id SCAR_52448988d93aeb298c8342a80e09f77d
oai_identifier_str oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/15030
network_acronym_str SCAR
network_name_str Repositório Institucional da UFSCAR
repository_id_str
spelling Ricci, Virgilio PereiraAfonso, Conrado Ramos Moreirahttp://lattes.cnpq.br/2176215981291453Jorge Junior, Alberto Moreirahttp://lattes.cnpq.br/6360362248108490http://lattes.cnpq.br/39694405330611952021-10-21T11:15:46Z2021-10-21T11:15:46Z2021-07-30RICCI, Virgilio Pereira. Influência de modificações superficiais na resistência à corrosão e na bioatividade da liga beta ti-40nb para aplicações biomédicas. 2021. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2021. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15030.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15030β-titanium (Ti) alloys have great applicability in the biomedical area due to properties such as low density, high corrosion resistance, low elasticity modulus (E), and biocompatibility. However, these alloys are not bioactive. It is necessary to make surface modifications producing bioactive surfaces and with better electrochemical properties. For these reasons, this work evaluated the bioactivity performance and corrosion resistance of the Ti-40Nb alloy modified superficially by anodization, producing the amorphous nanostructures of nanotubes (NTs-AM) and nanopores (NPs-AM). Initially, the annealing was carried out on anodized samples with amorphous nanostructure to reduce the alloy’s E and crystallize the amorphous nanostructures in a mixture of anatase and rutile, obtaining these characteristics with annealing at 550 °C, namely NTs-HT and NPs-HT. The precalcification (PC) process was performed to increase the bioactive behavior of NTs-HT and NPs-HT, that is, NTs-PC and NPs-PC. The electrochemical behavior was studied by open circuit potential (OCP), potentiodynamic polarization, and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Samples with NTs-HT and NPs- HT showed the highest corrosion potential (Ecorr) and lower passivation current density (ipass), with the lowest ipass of ~0,3 μA/cm² being observed in NPs-HT. The EIS simulation by equivalent electrical circuits (EEC), the NPs-HT showed greater resistance and thickness of the barrier layer. After 14 days of soaking in SBF, it was not observed HAp formation in the unmodified substrate, NTs/NPs- HT conditions exhibited moderate apaite formation. In contrast, NTs/NPs-PC samples showed high apatite formation, with apatite mass gain ~3.5x higher than anodized and annealed samples.As ligas β-titânio (Ti) possuem grande aplicabilidade na área biomédica devido às propriedades como, baixa densidade, elevada resistência à corrosão, baixo módulo de elasticidade (E) e biocompatibilidade, porém estas ligas não são bioativas. Sendo assim, é necessário que se faça modificações superficiais produzindo superfícies bioativas e também com melhores propriedades eletroquímicas. Assim, este trabalho avaliou o desempenho da bioatividade e resistência à corrosão da liga β Ti-40Nb modificada superficialmente através de anodização, produzindo as nanoestruturas amorfas de nanotubos (NTs-AM) e nanoporos (NPs-AM). Foi realizado o recozimento, com objetivo de avaliar a variação no módulo de elasticidade (E) da liga. O recozimento também foi utilizado para promover a cristalização das nanoestruturas uma mistura das fases anatase e rutilo, obtendo esta combinação com o recozimento a 550 °C, nomeadas NTs-HT e NPs-HT. Para aumentar a bioatividade dos NTs-HT e NPs- HT foi realizado o processo de pré-calcificação (PC), a saber, NTs-PC e NPs- PC. O comportamento eletroquímico foi estudado através de curvas do potencial de circuito aberto (OCP), polarização potenciodinâmica e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE). Amostras com NTs-HT e NPs-HT apresentaram maior potencial de corrosão (Ecorr) e menor densidade de corrente de passivação (ipass), e para a amostra NPs-HT foi observada a menor ipass de ~0,3 μA/cm². Na simulação da EIE por circuitos elétricos equivalentes (CEE) os NPs-HT apresentaram maior resistência e espessura da camada de barreira. Após 14 dias imersos em fluído corporal simulado (SBF) (do inglês “simulated body fluid”), não foi observada formação de hidroxiapatita (HAp) no substrato não modificado, as condições NTs/NPs-HT exibiram moderada formação de apatita, enquanto que as amostras NTs/NPs-PC mostraram alta formação apatita, com ganho de massa de ~3,5x superior às amostras anodizadas e recozidas.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)CNPq: 169128/2017-2CAPES/COFECUB: 88887.364134/2019-00porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessLiga β-TiAnodizaçãoNanoestruturas de TiO2Pré-calcificaçãoBioatividadeCorrosãoMódulo de elasticidadeβ-Ti alloysAnodizingPre-calcificationTiO2 NanostructuresBioactivityCorrosionElastic modulusENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA FISICAInfluência de modificações superficiais na resistência à corrosão e na bioatividade da liga beta ti-40nb para aplicações biomédicasInfluence of surface modification on corrosion resistance and bioactivity of beta ti-40nb alloy for biomedical applicationsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALVirgilio Pereira Ricci - Tese.pdfVirgilio Pereira Ricci - Tese.pdfapplication/pdf8682780https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15030/1/Virgilio%20Pereira%20Ricci%20-%20Tese.pdfe4369d5f80bd862a6303ffd6ada90603MD51BCO carta comprovante autoarquivamento P.pdfBCO carta comprovante autoarquivamento P.pdfapplication/pdf519547https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15030/2/BCO%20carta%20comprovante%20autoarquivamento%20P.pdfd196005585c915bffa4a714f00a21d85MD52CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15030/3/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD53TEXTVirgilio Pereira Ricci - Tese.pdf.txtVirgilio Pereira Ricci - Tese.pdf.txtExtracted texttext/plain242324https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15030/4/Virgilio%20Pereira%20Ricci%20-%20Tese.pdf.txt446702de391863f4c0cf2833dd25f181MD54BCO carta comprovante autoarquivamento P.pdf.txtBCO carta comprovante autoarquivamento P.pdf.txtExtracted texttext/plain1https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15030/6/BCO%20carta%20comprovante%20autoarquivamento%20P.pdf.txt68b329da9893e34099c7d8ad5cb9c940MD56THUMBNAILVirgilio Pereira Ricci - Tese.pdf.jpgVirgilio Pereira Ricci - Tese.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6550https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15030/5/Virgilio%20Pereira%20Ricci%20-%20Tese.pdf.jpg427132f6f6d350df9a1760f8e7474aeeMD55BCO carta comprovante autoarquivamento P.pdf.jpgBCO carta comprovante autoarquivamento P.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg13143https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15030/7/BCO%20carta%20comprovante%20autoarquivamento%20P.pdf.jpg73a93b19fe680f06a57c952b0a023417MD57ufscar/150302021-10-22 03:40:40.505oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/15030Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-05-25T13:02:17.479492Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
dc.title.por.fl_str_mv Influência de modificações superficiais na resistência à corrosão e na bioatividade da liga beta ti-40nb para aplicações biomédicas
dc.title.alternative.eng.fl_str_mv Influence of surface modification on corrosion resistance and bioactivity of beta ti-40nb alloy for biomedical applications
title Influência de modificações superficiais na resistência à corrosão e na bioatividade da liga beta ti-40nb para aplicações biomédicas
spellingShingle Influência de modificações superficiais na resistência à corrosão e na bioatividade da liga beta ti-40nb para aplicações biomédicas
Ricci, Virgilio Pereira
Liga β-Ti
Anodização
Nanoestruturas de TiO2
Pré-calcificação
Bioatividade
Corrosão
Módulo de elasticidade
β-Ti alloys
Anodizing
Pre-calcification
TiO2 Nanostructures
Bioactivity
Corrosion
Elastic modulus
ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA FISICA
title_short Influência de modificações superficiais na resistência à corrosão e na bioatividade da liga beta ti-40nb para aplicações biomédicas
title_full Influência de modificações superficiais na resistência à corrosão e na bioatividade da liga beta ti-40nb para aplicações biomédicas
title_fullStr Influência de modificações superficiais na resistência à corrosão e na bioatividade da liga beta ti-40nb para aplicações biomédicas
title_full_unstemmed Influência de modificações superficiais na resistência à corrosão e na bioatividade da liga beta ti-40nb para aplicações biomédicas
title_sort Influência de modificações superficiais na resistência à corrosão e na bioatividade da liga beta ti-40nb para aplicações biomédicas
author Ricci, Virgilio Pereira
author_facet Ricci, Virgilio Pereira
author_role author
dc.contributor.authorlattes.por.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/3969440533061195
dc.contributor.author.fl_str_mv Ricci, Virgilio Pereira
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Afonso, Conrado Ramos Moreira
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/2176215981291453
dc.contributor.advisor-co1.fl_str_mv Jorge Junior, Alberto Moreira
dc.contributor.advisor-co1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/6360362248108490
contributor_str_mv Afonso, Conrado Ramos Moreira
Jorge Junior, Alberto Moreira
dc.subject.por.fl_str_mv Liga β-Ti
Anodização
Nanoestruturas de TiO2
Pré-calcificação
Bioatividade
Corrosão
Módulo de elasticidade
topic Liga β-Ti
Anodização
Nanoestruturas de TiO2
Pré-calcificação
Bioatividade
Corrosão
Módulo de elasticidade
β-Ti alloys
Anodizing
Pre-calcification
TiO2 Nanostructures
Bioactivity
Corrosion
Elastic modulus
ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA FISICA
dc.subject.eng.fl_str_mv β-Ti alloys
Anodizing
Pre-calcification
TiO2 Nanostructures
Bioactivity
Corrosion
Elastic modulus
dc.subject.cnpq.fl_str_mv ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA FISICA
description β-titanium (Ti) alloys have great applicability in the biomedical area due to properties such as low density, high corrosion resistance, low elasticity modulus (E), and biocompatibility. However, these alloys are not bioactive. It is necessary to make surface modifications producing bioactive surfaces and with better electrochemical properties. For these reasons, this work evaluated the bioactivity performance and corrosion resistance of the Ti-40Nb alloy modified superficially by anodization, producing the amorphous nanostructures of nanotubes (NTs-AM) and nanopores (NPs-AM). Initially, the annealing was carried out on anodized samples with amorphous nanostructure to reduce the alloy’s E and crystallize the amorphous nanostructures in a mixture of anatase and rutile, obtaining these characteristics with annealing at 550 °C, namely NTs-HT and NPs-HT. The precalcification (PC) process was performed to increase the bioactive behavior of NTs-HT and NPs-HT, that is, NTs-PC and NPs-PC. The electrochemical behavior was studied by open circuit potential (OCP), potentiodynamic polarization, and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Samples with NTs-HT and NPs- HT showed the highest corrosion potential (Ecorr) and lower passivation current density (ipass), with the lowest ipass of ~0,3 μA/cm² being observed in NPs-HT. The EIS simulation by equivalent electrical circuits (EEC), the NPs-HT showed greater resistance and thickness of the barrier layer. After 14 days of soaking in SBF, it was not observed HAp formation in the unmodified substrate, NTs/NPs- HT conditions exhibited moderate apaite formation. In contrast, NTs/NPs-PC samples showed high apatite formation, with apatite mass gain ~3.5x higher than anodized and annealed samples.
publishDate 2021
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2021-10-21T11:15:46Z
dc.date.available.fl_str_mv 2021-10-21T11:15:46Z
dc.date.issued.fl_str_mv 2021-07-30
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv RICCI, Virgilio Pereira. Influência de modificações superficiais na resistência à corrosão e na bioatividade da liga beta ti-40nb para aplicações biomédicas. 2021. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2021. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15030.
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15030
identifier_str_mv RICCI, Virgilio Pereira. Influência de modificações superficiais na resistência à corrosão e na bioatividade da liga beta ti-40nb para aplicações biomédicas. 2021. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2021. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15030.
url https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15030
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFSCar
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSCAR
instname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron:UFSCAR
instname_str Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron_str UFSCAR
institution UFSCAR
reponame_str Repositório Institucional da UFSCAR
collection Repositório Institucional da UFSCAR
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15030/1/Virgilio%20Pereira%20Ricci%20-%20Tese.pdf
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15030/2/BCO%20carta%20comprovante%20autoarquivamento%20P.pdf
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15030/3/license_rdf
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15030/4/Virgilio%20Pereira%20Ricci%20-%20Tese.pdf.txt
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15030/6/BCO%20carta%20comprovante%20autoarquivamento%20P.pdf.txt
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15030/5/Virgilio%20Pereira%20Ricci%20-%20Tese.pdf.jpg
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15030/7/BCO%20carta%20comprovante%20autoarquivamento%20P.pdf.jpg
bitstream.checksum.fl_str_mv e4369d5f80bd862a6303ffd6ada90603
d196005585c915bffa4a714f00a21d85
e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34
446702de391863f4c0cf2833dd25f181
68b329da9893e34099c7d8ad5cb9c940
427132f6f6d350df9a1760f8e7474aee
73a93b19fe680f06a57c952b0a023417
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
MD5
MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1767351174477905920